химический каталог




ДЕЙТЕРИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ДЕЙТЕРИЙ (от греческого deuteros-второй) (тяжелый водород) D, стабильный изотоп водорода с мас. ч. 2, ат. м. 2,01416219. Ядро атома ДЕЙТЕРИЙ - дейтрон состоит из одного протона и одного нейтрона, энергия связи между ними 2,23 МэВ. Поперечное сечение ядерной реакции (n,g) 53.10-33 м2, поперечное сечение захвата тепловых нейтронов дейтронами 15.10-32 м2 (для протонов 3.10-29м2). Молекула двухатомна, длина связи 0,07417 нм; основные частота колебаний атомов 3118,46 см-1; энергия диссоциации 440 кДж/моль, константа диссоциации К = p2D/pD2 = 4,173.10-73 (293,15 К). С др. изотопами водорода ДЕЙТЕРИЙ образует молекулы протодейтерия HD (молекулярная масса 3,02205) и дейтеротрития DT (молекулярная масса 5,03034). В прибрежной морской воде соотношение D/(D + Н) составляет (155-156).10-6, в поверхностных водах - (132-151).10-6, в природные газе - (110-134).10-6.
Свойства. Коэф. сжимаемости ДЕЙТЕРИЙ (pV/RT)при 273,15 К: 1,0121 (2,0266 МПа), 1,0624(10,133 МПа), 1,130(20,266 МПа). С° [в Дж/(моль.К)]: 20,81 (20 К), 30,11 (100 К), 29,30 (298 К); теплопроводность 0,135 Вт/(м.К) (25 К); h 1,23.10-2 мПа.с (293,15 К). Д. растворим в жидкостях (например, в бензоле, толуоле, октане, гептане, ССl4, CS2) лучше, чем Н2, причем это различие возрастает с понижением температуры. Молекула D2 может находиться в орто- и пара-состояниях. Ортодейтерий (o-D2) имеет параллельную (одного знака) ориентацию ядерных спинов, а парадейтерий (п-D2) -антипараллельную. Это обусловливает некоторое различие магн., оптический и термодинамически свойств различные модификаций. При обычных условиях D2 (нормальный ДЕЙТЕРИЙ, н-D2) представляет собой смесь 2/3 орто- и 1/3 пара-модификаций, которые могут взаимно превращаться друг в друга (орто-пара-превращение). Каждой данной температуре соответствует определенный равновесный состав (равновесный ДЕЙТЕРИЙ, p-D2). Так, доля п-D2 составляет: 0,333 (при 300 К), 0,251 (60 К), 0,148 (40 К), 0,019 (20 К). При низких температурах термодинамически стабилен o-D2. Самопроизвольное орто-пара-превращение при низких температурах происходит очень медленно, что позволяет получить жидкий ДЕЙТЕРИЙ, близкий по составу к нормальному. Орто-пара-превращение ускоряется в присутствии катализаторов (соединение Fe, Сr, Со, Мn, РЗЭ). Св-ва ДЕЙТЕРИЙ приведены в табл. 1 и 2.

Уравнение температурной зависимости давления пара над твердым и жидким ДЕЙТЕРИЙ: lg 0,0075p (Па) = А - В/Т + СT (значения А, В и С приведены в табл. 3).

Теплота испарения o-D2 (в Дж/моль): 1202,9 (24,25 К), 1029,5 (30,53 К). Твердый D2 имеет тетрагон, объемноцентрированную решетку, а = 0,338 нм, с = 0,560 нм; температура плавления 18,73 К. Н2 и D2 не изоморфны, обнаружена их ограниченная взаимная растворимость в твердом состоянии. При 4,2 К предельная растворимость D2 в Н2 ок. 10% по объему, а растворимость Н2 в D2 21%. По химический свойствам D2 аналогичен Н2, однако скорость реакций при замещении Н на D заметно уменьшается, например, при окислении органическое соединение, взаимодействие Н2 с Сl2 - в 5-10 раз. При электролизе воды D2 выделяется медленнее, чем Н2. Важное практическое значение имеют реакции изотопного обмена ДЕЙТЕРИЙ Константа равновесия реакции Н2 + D2 D 2HD составляет: 1,345 (50 К), 2,903 (200 К), 3,44 (373,15 К), 3,80 (700 К). Осуществляют ее в присутствии катализатора (Pt, Ni, РЗЭ). Для реакции НDО(ж) + D2(г) D D2О(ж) + HD(г) (где ж -жидкость, г - газ) константа равновесия: 3,96 (223,15 К), 2,92 (323,15 К), 2,40 (373,15 К). Для реакции Н2О(ж) + HD D НDО(ж) + Н2(г) константа равновесия: 4,69 (223,15 К), 3,37 (323,15 К), 2,69 (373,15 К). Изотопный обмен между водой и D2 или HD может протекать в паровой фазе в присутствии катализаторов (например, Ni) или в жидкой под давлением (из-за плохой растворимости изотопов водорода в воде) в присутствии катализаторов (в том числе гидрофобных) в гомог. или гетерог. системе. Некоторые реакции изотопного обмена Н протекают очень быстро, например, в группах ОН (щелочи, спирты) и NH (NН3, амины). Важнейшие соединение ДЕЙТЕРИЙ- тяжелая вода D2O. Дейтериды соединение, аналогичные гидридам. Большое практическое значение имеет дейтерид лития 6LiD - ocн. компонент заряда термоядерного (водородного) оружия. Для аналит. определения ДЕЙТЕРИЙ применяют масс-спектрометрич., спектральные, хроматографич., а также денсиметрические (путем измерения плотности) методы изотопного анализа.
Получение. Д. выделяют главным образом из тяжелой воды, например, электролизом, реакцией с металлами. ДЕЙТЕРИЙ получают также низкотемпературной ректификацией из электролитич. водорода или азотоводородной смеси для синтеза NH3 (водород которой содержит 250-300 м. д. HD). Исходный водород или азото-водородную смесь после тщательной очистки от примесей (О2 до 10-9 мольных долей, остальные газы - до 10-7-10-8 мольных долей) сжижают и двухступенчатой ректификацией при 22-24 К выделяют конц. HD. Последний в присутствии катализатора превращается в смесь Н2 + D2 + HD, из которой низкотемпературной ректификацией получают 99,8%-ный D2. Сжиганием с воздухом или О2 последний переводят в тяжелую воду.
Применение. Д. (в виде D2О) - замедлитель нейтронов в ядерных реакторах. Дейтроны, обычно получаемые путем ионизации атомов ДЕЙТЕРИЙ, используются в качестве бомбардирующих частиц в ядерных реакциях, в частности для получения быстрых нейтронов. ДЕЙТЕРИЙ применяется также как изотопный индикатор в научных исследованиях в химии, биологии, физиологии, агрохимии и др. (в т.ч. в опытах с живыми организмами и при диагностич. исследованиях человека). Соед. ДЕЙТЕРИЙ используются также при спектроскопич. исследованиях. Изделия из монокристаллов на основе KD2PO4 применяются для создания систем управления и преобразования лазерного излучения. ДЕЙТЕРИЙ - ядерное топливо для энергетики будущего, основанной на управляемом термоядерном синтезе. В первых энергетич. реакторах такого типа предполагается осуществить реакцию D + T D He + n + 17,6 МэВ. Д. открыт Г. Юри с сотрудниками в 1932.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
заказать кроссовки мизуно
ремонт холодильника сименс на дому
De Dietrich DTG 230 EcoNOx 12 S
шашечки такси купить спб

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)